Что такое безвоздушные шины
Безвоздушные шины — виды, устройство, сферы применения
Многие автовладельцы видели фото необычных колёс, у которых вместо привычных покрышек стоят пористые оболочки. Такие снимки не редкость на тематических интернет ресурсах. Это современные аналоги пневматической резины — безвоздушные шины. Они находятся в перспективной разработке с начала XXI века. Внешний вид колёс будущего далёк от эстетичности, но задумка инженеров вполне приемлема. Неужели прокол шины останется досадной неприятностью из прошлого? Скорее всего — да. В чём преимущества и недостатки безвоздушных колёс, как они появились и где уже применяются, об этом далее.
Особенности безвоздушных шин
Технологический прогресс не перестаёт удивлять население планеты. Участвуя в гонке за потребителя, инженеры и технологи стараются упростить эксплуатацию тех или иных предметов. Противоборство за покупателя присутствует и в производстве покрышек.
Сначала автовладельцев избавили от пневматических камер, и это внесло положительный аспект. А теперь, инженеры собираются дополнительно упростить жизнь водителям, избавив их от необходимости следить за давлением воздуха в шинах. В чём преимущества и недостатки безвоздушных колёс?
Что касается ценообразования, то этот пункт пока не входит ни в один из перечней: «+» или «-». Скорее всего, первые комплекты безвоздушных колёс будут существенно дороже пневматических аналогов. В последствии, возможно снижение цен на фоне насыщения рынка и удешевления производственных процессов.
История появления
Острая необходимость в безвоздушных колёсах появилась у армии США. Дабы избавить бойцов от необходимости менять прострелянные или разорванные покрышки в бою и предоставить им возможность продолжать операцию, потребовались специальные колёса. Устаревший тип бронированных шин не редко выходил из строя.
Пентагон объявил конкурс на создание специальных колёс. Первенство разработчиков выиграла компания Resilient Technologies (США) и в 2002 году приступила к реализации идей. К 2007-му, был предоставлен образец специальных колёс под названием Resilient NPT (Non Pneumatic Tyre), что в переводе означает — непневматическая шина.
Необычные колёса произвели для бронемобиля HMMWV (Humvee) и протестировали на нём в 2009 году. Внешний облик огнеупорных шин в виде пчелиных сот, вызвал скептический интерес. Однако, идея была подхвачена производителями гражданских покрышек. Не откладывая в долгий ящик, версиями колёс будущего занялись такие корпорации, как:
Некоторые колёса ещё существуют в виртуальном пространстве, как например у компании Hankook. А, вот Polaris уже комплектует свои вездеходы Sportsman WV850 H.O., безвоздушными колёсами.
Сферы применения безвоздушных колес
В данный момент, безвоздушные покрышки продолжают тестироваться на велосипедах, мототехнике и автомобилях. По мере испытаний, технологи дорабатывают качество шин. Продолжаются разработки колёс для грузового транспорта и самолётной техники. Но пока, массовой серийности безвоздушная технология не получила.
Также, колёса с сотами можно встретить на малолитражных автомобилях Volkswagen Up. С 2012 года, Компания Michelin продаёт модель шин Tweel производителям: погрузчиков, строительной и сельскохозяйственной техники. Кроме того, французский концерн заключил договор с агентством NASA и будет комплектовать марсоходы и луноходы безвоздушными покрышками.
Как устроена безвоздушная шина
Безвоздушное колесо отличается по конструкции от пневматического, но крепится к ступице аналогичным способом – на болты (гайки). Сердцевина может быть из металла или углеродного волокна. От обода к протектору выстроена конструкция сот. Форма сот может иметь несколько вариаций исполнения: спицы, сеточка, шестиугольники, волна и другое. В качестве материала, для изготовления колёс будущего используется: стекловолокно, углеродные нанотрубки и кевлар. Поэтому, стоимость шин остаётся дорогой.
Типы конструкций
Безвоздушные колёса делятся на 2 категории: закрытые и открытые. Закрытый тип практически не отличить от стандартных пневматических аналогов. Вместо воздуха, полость наполнена стекловолокном. Но, любопытство социума вызывает открытый тип колёс. Именно за ним стоит будущее. Эти шины легче закрытых аналогов, а для производства требуется меньшее количество материалов.
Резюме. Технология безвоздушных колёс достаточно интересная и уже заинтересовала многие корпорации производителей техники, включая NASA. Со временем, идея будет внедрена повсеместно. Российские производители шин, ещё не приступили к разработке колёс будущего.
На безвоздушных катках, или Чем шинники собирались пленить, но до сих пор не пленили покупателей
Среди деталей, узлов и агрегатов автомобиля непросто найти что-то более консервативное, чем шины. Несмотря на то что ежегодно шинники представляют новые модели, что вроде бы свидетельствует о том, что шинная индустрия на месте не топчется, со времен перехода от диагональных покрышек на радиальные и отказа от камер никаких существенных изменений в конструкции шин не произошло.
Если шинные производители изредка и упоминают о неких новых разработках, впоследствии выясняется, что, например, за звучными названиями Michelin Acoustic, Goodyear Sound Comfort либо ContiSilent стоит лишь приклеивание к внутренней поверхности покрышек полос из вспененного полиуретана, благодаря чему уменьшается уровень шума от качения шины.
О том, что такое конструктивное новшество увеличивает вес шины и, разумеется, ее стоимость, как-то умалчивается.
В чем заключается реальная полезность шинной печати, позволяющей наносить на боковину покрышки цветные рисунки, и вовсе не поймешь, пока в аннотации производителя не прочитаешь, что такие шины помимо удовлетворения эстетических потребностей потребителей выделяют автомобиль в темное время суток, а значит, способствуют безопасности.
Однако в основном усилия разработчиков направлены, во-первых, на поиски новых материалов, призванных заменить применяемые при производстве покрышек натуральный каучук и продукты нефтепереработки, во-вторых, на усовершенствование рисунков протектора. Обе задачи, безусловно, важны, но не сулят существенных конструктивных изменений, а то, почему на их решение брошены все силы научно-исследовательских подразделений шинных компаний, объясняется, по всей видимости, перечнем функциональных обязанностей шин.
Обещано же было следующее: два соединенных гибкими полиуретановыми спицами кольца, из которых наружному отводится роль протектора, а внутреннее предназначено для фиксации шины на колесном диске. Надо ли объяснять, почему такая конструкция в отличие от «пневматики» не боится проколов, не нуждается в контроле давления воздуха внутри и не требует подкачки, если это давление по каким-то причинам стало ниже нормы? Однако, как заверяли разработчики, кроме самого очевидного для пользователей преимущества имелись у безвоздушных шин и другие достоинства.
Когда заварившая безвоздушную «кашу» компания Michelin объявила, что разработанные ею шины Tweel примерно в 20 раз легче обычных шин такого же типоразмера, это вызвало волну энтузиазма в рядах борцов за экономию топлива и уменьшение влияния его сгорания на окружающую среду.
К весу привязаны также нагрузки на рабочие механизмы тормозной системы и, разумеется, на двигатель, трансмиссию и ходовую часть. Они тоже становятся меньше, что должно благотворно сказаться на надежности и долговечности. Однако колеса не только вращающиеся, но и неподрессоренные массы. Если снизился их вес, значит, должна улучшиться плавность хода автомобиля.
Наконец, стоит упомянуть и о том, что анонсированная Michelin сопротивляемость спиц Tweel силам, действующим на машину в поперечном направлении, в пять раз превышала показатели каркаса боковин обычных пневматических шин. Как это должно улучшить сопротивление боковому уводу при маневрировании и повысить точность управления автомобилем, понятно без лишних слов.
Остается недоумевать, как при таком количестве достоинств безвоздушные шины до сих пор не выпускаются массово и если оказались для кого-то интересными, то только для производителей военной и карьерной техники, которым принципиально важно лишь то, что таким шинам не страшны огнестрельные пробоины и проколы, а все остальное не имеет никакого значения.
Версии на этот счет ходят разные, но факт и то, что безвоздушные шины, предназначенные для обычного автомобильного транспорта, шинники не предали забвению. Свидетельствуют об этом события последних лет, в течение которых подобные конструкции представили Bridgestone, Hankook, Kumho и Yokohama.
Более того, для улучшения сцепления с дорогой в гололед из протектора Maxplo выдвигаются шипы, но, как бы там ни было, в обоих случаях реализация задуманного требует, чтобы шина имела безвоздушную конструкцию, что и вынудило разработчиков обратиться к ней. Особенности же Motiv и Maxplo указывают на то, что до серийного производства таким шинам еще очень далеко, если они вообще когда-нибудь до него доберутся.
Но может быть, все упирается в стоимость? О ней упомянутые компании, представляя свои безвоздушные разработки, как сговорившись, умалчивают либо от конкретного ответа уклоняются, а это создает почву для предположений, что переход на производство безвоздушных шин невыгоден шинной промышленности с точки зрения получения прибыли и грозит экономическими потрясениями. Ситуация примерно как с альтернативными источниками энергии, за которые ратуют все, и добычей нефти, от цены которой зависит благополучие мировой экономики.
Опять же переход на безвоздушные шины не только затрагивает интересы, но и вовсе угрожает существованию отрасли, порожденной пневматическими шинами. Речь идет о шиномонтажных мастерских и предприятиях, выпускающих шиномонтажное оборудование, инструменты и материалы для обслуживания и ремонта шин. Занятые в этой отрасли люди и вовсе переводят проблему внедрения безвоздушных шин в массовое производство из технической в социальную область. И это еще не все причины, почему вопрос, когда все-таки автомобилисты смогут на деле, а не со слов разработчиков оценить, что дают безвоздушные шины, по-прежнему остается открытым.
Что такое безвоздушные шины, где они используются и какими обладают преимуществами
Эксплуатация автомобиля без колёс является невозможной. Раньше практически все покрышки были камерными. Затем их начали активно вытеснять со своих позиций бескамерные аналоги.
В настоящее время именно на бескамерные шины приходится свыше 80% всего рынка. Камерные также остаются в продаже, но спрос на них постепенно падает. Особенно это касается легковых автомобилей.
Но теперь есть повод поговорить о совершенно ином направлении. Это безвоздушные колёса. Не все до конца представляют, что это такое, откуда они появились и где могут использоваться. С этим следует разобраться.
Что это такое
Во многом само название безвоздушные шины отражает суть этих колёс. Это специальная разработка, направленная на решение главных проблем нынешних покрышек:
Смысл разработки заключается в том, чтобы отказаться от использования воздуха в шинах для автомобилей. То есть никакие компрессоры, вышедшие из строя золотники и ниппели уже не играют роли.
Но по определённым причинам у этого нововведения пока не получается обрести широкое распространение.
Чтобы лучше познакомиться с безвоздушными шинами, следует совершить небольшой экскурс в историю, посмотреть на конструкцию и область применения этих колёс.
Экскурс в историю
Своё начало шины без воздуха берут в Пентагоне, главном военном ведомстве США. Сами понимаете, что о них заговорили с целью внедрения в военную технику. Ведь вероятность прокола колеса потенциально ставит под угрозу военные операции. А поскольку у США большие деньги тратятся на военную промышленность, то не удивительно, что вскоре появились первые проекты и предложения по реализации таких шин.
Впервые шины нового поколения, лишённые воздуха, установили на военные американские машины Humvee. И сразу стало очевидно, что технология работает, и она имеет ряд преимуществ. Но есть и список недостатков.
Уже по традиции военные разработки постепенно перекочевали в гражданское производство.
Насколько это колёса будущего, сказать сложно. Отказ от воздуха потенциально открывает внушительные перспективы. Но о глобальном внедрении технологии говорить рано.
Особенности конструкции
Теперь следует детальнее взглянуть на то, что такое безвоздушная резина и как она устроена.
Фактически это полое колесо, внутри которого находятся в основном резиновые простенки. Они выполняют функции воздуха.
Именно прочные и упругие простенки создают нужный эффект для колеса, для работы которого воздух не нужен. Внутри располагается каркас, который состоит из множества пластин на основе каучука. У пластин предусмотрена структура ячеек. Есть и другие варианты разработки. Здесь используется центральное резиновое основание, и от него в разные стороны распределяются спицы из полиуретана. Преодолевая препятствие, шина деформируется, а затем возвращается в своё начальное состояние.
Используемая на авто специальная безвоздушная шина бывает 2 типов.
Если говорить про легковые автомобили, то для них более рациональным и удобным решением считаются покрышки на основе каучуковых спиц.
Это объясняется тем, что производитель имеет возможность изменить поперечную жёсткость, отталкиваясь от того, в каких условиях планируется использовать машину и при каких нагрузках.
Область применения
Наверняка безвоздушные покрышки ждёт большой успех и широкое распространение. Но не сейчас. Технология достаточно сырая, имеет множество недостатков, которые требуется устранить, чтобы получить возможность для глобального внедрения таких решений в автомобильную промышленность.
Если говорить о применении безвоздушных шин, то здесь основной акцент пока стоит делать на военной технике. Некоторые машины даже активно эксплуатируются, а не просто являются выставочными образцами.
Что же касается гражданского транспорта, то пока установить на свой автомобиль подобную резину возможности нет.
Можно выделить несколько областей и видов транспорта, на которые безвоздушные покрышки устанавливаются довольно успешно уже сейчас:
Не так плохо для технологии, которая находится на начальном этапе своего развития. Если разработчики будут продолжать работу над безвоздушными шинами, пытаться устранить слабые стороны и увеличить значимость преимуществ, есть все шансы увидеть подобные решения и на обычных легковых автомобилях. Причём речь идёт не о единичных экземплярах, а о массовом внедрении покрышек нового поколения.
Но пока объективно рано говорить о чём-то подобном. Разработка на перспективу. А насколько она себя оправдает и будет реализована — вопрос открытый.
Основные преимущества
Говоря о преимуществах, закономерно колёса без воздуха сравнивают с классическими пневматическими покрышками.
Узнать о преимуществах позволили специальные испытания. Безвоздушки установили на обычные гражданские автомобили типа Audi A4. В ходе испытания сразу удалось заметить, что управляемость машины улучшилась в сравнении с аналогичными заездами, но уже с воздушными колёсами.
Можно выделить несколько главных преимуществ, которые характеризуют сильные стороны таких разработок и потенциально позволяют рассчитывать на постепенное внедрение безвоздушных шин в автомобильную промышленность.
Фактически потребности в замене таких колёс нет. Это позволяет освободить багажный отсек от запасной шины. А даже если безвоздушку потребуется заменить, за счёт своего веса и простоты конструкции на это будет уходить не более 10 минут без каких-либо усилий.
Отдельно стоит отметить один очень интересный проект, над которым уже сейчас ведётся активная работа. Это колёса, позволяющие быстро менять верхний слой. То есть предусмотрена основа автомобильного колеса, и есть съёмный верхний кожух, непосредственно контактирующий с поверхностью. Смысл идеи заключается в том, чтобы при необходимости достать комплект кожухов, надеть их вместо установленных и преодолеть препятствие, для которых этот слой подходит. Производители хотят предложить спортивные кожухи, комплекты для сложного бездорожья, обычные наборы для городской езды и пр.
Но это только одна сторона медали. У безвоздушек есть и обратная.
В чём заключаются недостатки
Учитывая столь внушительный перечень преимуществ, некоторых может удивить тот факт, что безвоздушки не получили широкого распространения. Ведь они настолько хороши и превосходят пневматические аналоги.
На самом деле за широким списком действительно значимых преимуществ скрываются и явные недостатки.
О безвоздушных колёсах можно говорить пока как об очень перспективной разработке. Её начали активно применять в военной сфере. Но чтобы перенести эти покрышки в гражданский транспорт, предстоит проделать ещё достаточно большой объём работ.
Преимущества существенные и позволяют говорить о том, что у безвоздушек есть все шансы стать популярными и востребованными. Но до тех пор, пока остаются ключевые недостатки, переживать за позиции пневматических шин на рынке не стоит.
Все про безвоздушные шины
Безвоздушные шины — не нечто фантастическое, как думают начинающие автолюбители. Такие изделия уже продаются, ставятся на машины и пользуются спросом в определенных сферах.
Реклама в газетах и интернете расхваливает новые шины, но только 20-30% людей знают об их существовании.
Причина популярности новых изделий — проблемы с обычными колесами.
Недостатки классической резины известны — слабость к острым предметам, сильным ударам, попаданиям в ямы и так далее.
А что произойдет, если негативные факторы устранить? Великие умы человечества рискнули и сделали безвоздушные шины, которые с первых дней появления стали хитом среди автолюбителей.
В чем отличия новых устройств? Какие модели пользуются спросом? На каких принципах работает резина? Эти вопросы требуют детального рассмотрения.
Что такое безвоздушные шины?
Конкретного определения безвоздушной резины нет, но объяснить термин проще с позиции конструкции.
Так, безвоздушная шина — устройство, в котором функцию воздуха берут простенки из резины. Внутри шины находится каркас из пластин, выполненных из каучука.
Пластины отличаются сетчатой конструкцией, и каждый следующий виток направлен в противоположную сторону от предыдущего.
Благодаря этому, шина становится легче, отличается меньшей упругостью, а главное — в ней нет воздуха. Безвоздушной шине не страшен гвоздь или яма — она не боится повреждений.
Сфера применения
Первоначально безвоздушные шины стали популярны в военной сфере, но со временем «перебрались» и к гражданским автомобилям.
Говорить о полноценном внедрении пока не приходится (еще ведутся работы), но на многом транспорте новая резина уже стоит.
Так, покрышки без воздуха ставятся на газонокосилках, машинах для гольфа, скутерах, велосипедах.
Применяются безвоздушные покрышки и в промышленной сфере — они устанавливаются на погрузчиках и экскаваторах.
Со временем новая резина стала популярной при изготовлении велосипедов и колясок для инвалидов.
Почему такой тип резины пока активно не ставится на легковые автомобили? Объяснить это решение несложно.
Жесткость шин приводит к тому, что при достижении на скорости 80 км/час на корпус передаются сильные вибрации. В итоге транспортное средство сильно вибрирует и о комфорте в салоне мечтать не приходится.
Разработчики продолжают трудиться над созданием покрышки меньшей жесткости, но ожидаемых результатов пока нет.
История появления
Первые безвоздушные шины — «детище» военной сферы США, созданное в Пентагоне.
Они были созданы, чтобы защитить американских солдат от смерти или попадания в плен при выстреле в колесо.
Разработчик — компания Resilient Technologies, которая активно занялась созданием нового типа покрышек еще в 2002 году. Уже через пять лет рынок ошарашило появление Airless:Resilient NPT — резины без воздуха.
Первые испытания изделие выдержало в 2009 году. Источник для создания покрышки — огнеупорная резина, которая формируется из каркаса.
Интересен тот факт, что основа первой безвоздушной шины сделана из резинового обода и «пчелиных сот».
Благодаря такой конструкции, новый тип резины с легкостью удерживал тяжелые машины даже при разрушении трети сот. При этом шина отличалась достаточной мягкостью, которую и гарантировали «соты».
При попадании колес в неровности «соты» становятся податливыми и «проглатывают» дефекты покрытия.
Принцип действия и конструкция
Без должного опыта отличить классическую резину от некоторых шин без воздуха сложно. Что касается внутренней конструкции, то здесь стоит выделить два варианта.
В первом случае резина наполняется специально созданным стекловолокном, обладающим необходимыми качествами, а во втором — спицами-простенками, играющими роль компенсаторов жесткости (воздуха то нет).
Шины первого типа закрыты, чтобы исключить вываливание стекловолокна при движении.
На практике же, более востребованной стала вторая конструкция. Причины — меньшее применение материалов, легкость изготовления. Кроме этого, устранить дефекты в процессе эксплуатации не составляет труда.
Главные элементы изделия — растяжной хомут с края и ступица в средней части.
К ступичной части крепятся специальные спицы, выполненные из полиуретанового материала.
Главный конструктивный нюанс — четкое соблюдение схемы расположения спиц. При этом рисунок у каждого производителя индивидуален.
Преимущества и недостатки
Безвоздушные шины — современные изделия с персональными преимуществами и недостатками, о которых стоит знать.
Как видно из описанного выше, преимуществ у безвоздушных шин хватает. Но не обошлось без минусов.
Так, к отрицательным моментам стоит отнести:
Придется менять комплект резины, чтобы преодолеть потенциально опасный участок. Кроме этого, при износе одного колеса также меняются все колеса в комплекте.
Модели и тонкости конструкции
Сегодня на рынке продаются следующие модели:
Французской компании Michelin удалось совместить жесткость, необходимую для надежности, и мягкость, без которой не обходятся гражданские автомобили.
Инженеры сделали многое, чтобы добиться податливости резины и улучшить амортизацию при попадании в ямы. При этом в поперечном направлении безвоздушная шина не вызывает нареканий — она работает на «отлично» и показывает достаточный уровень жесткости при поворотах и боковых нагрузках.
В конечном итоге подразделение Michelin, которое базируется в США, предложило отказаться от «воздушной» резины.
Конструкция Tweel подразумевает применение резиновых спиц со специальным сечением. Они выступают в роли заместителей воздуха внутри покрышки.
Задача резиновых спиц — поглощение ударов, которые «съедаются» лучше, чем в случае с накачанной покрышкой. Это объясняется способностью спиц изгибаться под давлением.
Сечение спиц минимально, что гарантирует устойчивость покрышки даже при сильных деформациях. Как следствие, спицы прогибаются только в одной плоскости.
По конструкции новые шины относятся к открытому типу.
Кроме описанных выше плюсов, стоит выделить легкость нового изделия, вес которого меньше, чем у привычного колеса на диске.
Если прибавить сюда устойчивость к разрывам и повреждениям, продолжительный срок службы и легкость замены, то перспектива перехода на новые шины крайне заманчива.
Новые колеса опробованы на легковом транспорте и колесных «бричках». В эксперименте задействовали Ауди A4, Сегвей и инвалидную коляску. Транспорт предложенный тест прошел.
Кроме этого, компания Michelin заключила контракт по установке новых изделий на луноходы.
С 2012-го безвоздушные шины устанавливаются на строительную технику, погрузчики, с/х автомобили.
Недостатки конструкции — завышенная цена, недостаточная грузоподъемность, неспособность изменения уровня жесткости.
На машине с привычными колесами сделать такую работу проще — давление снижается до необходимого уровня.
Продукт корейской компании, который еще на этапе испытаний.
Корейцы разработали четыре концепта, каждый из которых индивидуален.
Отнести представленные концепты к открытым или закрытым шинам сложно — они представляют собой нечто среднее.
В промежутке создается магнитное поле, которое и поддерживает массу машины. Жесткой связи между ступицей и наружным кольцом нет, поэтому выбоины и выпуклости на дороге не переходят на кузов машины. Разработчикам удалось воплотить в жизнь колесо с магнитной подушкой.
Компания, год за годом работающая над созданием безвоздушных шин, которым не страшны проколы. Первые образцы изделий нашли применение не автомобилях для гольфа, но новые модели уже устанавливаются на легковых машинах.
Воздуха внутри нет, но зато установлен каркас, состоящий из специальных пластин, формирующих сетчатую структуры.
Преимущества — способность выдерживать проколы и стойкость к разрывам.
Следующее поколение покрышек компании выполнено в другом типоразмере и с индексом скорости до 64 км/час.
Еще один продукт компании, который достоин внимания — Ologic. Эта безвоздушная шина дебютировала в 2013-м году. Ее преимущества — безопасность и энергоэффективность.
Главный конкурент Michelin, который выдал на рынок индивидуальный вариант безвоздушных шин.
Конструктивно они схожи с Michelin. Улучшение — замена спиц на специальные «соты» и применение композитных материалов в процессе производства.
Благодаря новой конструкции, шины Polaris лучше поглощают неровности дороги и гарантируют требуемое поглощение.
Итоги
Пока делать выводы относительно новой технологии и будущих перспектив рано. В США безвоздушные шины еще проходят тестирование, а в Россию попало мало покрышек, чтобы делать точные выводы.
Любителям тюнинга стоит подождать, пока безвоздушная резина не будет доступна.
Вот тогда применение новых изделий будет оправданным.